農(nóng)業(yè)水利工程節(jié)水型灌溉系統(tǒng)建設(shè)探討

鄧苑苑

摘 要 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開水，水是生命的源泉，是農(nóng)作物生長的基礎(chǔ)需求。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要使用大量的水，但我國地域遼闊，南北水資源分布不均，北方地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨水資源不足的問題，給農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了巨大的影響。因此，我國在干旱地區(qū)積極興建農(nóng)業(yè)水利灌溉工程，解決農(nóng)業(yè)用水問題，但相應(yīng)地區(qū)水利灌溉工程水資源利用率并不高，造成水資源的浪費(fèi)。因此，需要對(duì)灌溉工程進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，圍繞農(nóng)業(yè)水利工程節(jié)水型灌溉系統(tǒng)建設(shè)的現(xiàn)狀及存在問題，給出相應(yīng)的解決策略，為相關(guān)人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)水利工程;節(jié)能;灌溉;農(nóng)業(yè)發(fā)展

中圖分類號(hào)：S274.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.29.091

雖然我國地域遼闊，水土資源豐富，但南北地區(qū)存在水資源分布嚴(yán)重不均衡的問題。因此，在北方地區(qū)興建了大量的農(nóng)業(yè)水利灌溉工程，以解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水難題。但由于地區(qū)受發(fā)展、技術(shù)、環(huán)境等因素影響，水利系統(tǒng)資源利用率并不理想，在新發(fā)展階段需要建設(shè)符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的水利灌溉系統(tǒng)，節(jié)約水資源，提升水資源的整體利用效率，對(duì)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展有重要意義。

1 農(nóng)村地區(qū)興建節(jié)水型水利灌溉系統(tǒng)的重要性

水是生命之源，動(dòng)植物的生長都離不開水，水是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是保障農(nóng)民豐收的關(guān)鍵。因此，我國西北等常年干旱的地區(qū)積極興建水利灌溉系統(tǒng)，以解決農(nóng)業(yè)缺水難題，水利灌溉系統(tǒng)的主要作用是選擇水資源豐富的水源，利用現(xiàn)代化技術(shù)通過水利系統(tǒng)專用渠道、運(yùn)輸裝置將水資源運(yùn)送到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水現(xiàn)場(chǎng)。在我國農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)水利灌溉工程曾發(fā)揮巨大作用，但隨著時(shí)代的發(fā)展，以前的農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)不能很好地滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展要求，如很多水利工程設(shè)備老化嚴(yán)重、功能缺失，無法按要求進(jìn)行水資源的調(diào)度與分配，水資源利用率偏低[1]。因此，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)要求在生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)條件上進(jìn)行改革創(chuàng)新，如農(nóng)業(yè)水利灌溉系統(tǒng)的建設(shè)要把握節(jié)水特征，提升水資源的整體利用效率，特別是傳統(tǒng)水利灌溉系統(tǒng)運(yùn)輸效率低、水資源浪費(fèi)大、管理成本高等問題亟待解決。

2 我國農(nóng)業(yè)水利灌溉系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀研究

2.1 水利灌溉系統(tǒng)整體運(yùn)作效率偏低

農(nóng)業(yè)水利灌溉系統(tǒng)是支撐我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)工程，從設(shè)計(jì)到施工再到投入運(yùn)營，會(huì)耗費(fèi)大量的財(cái)力、人力和物力。因此，在灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之初，就需要專業(yè)性的工程團(tuán)隊(duì)對(duì)工程建設(shè)地的環(huán)境進(jìn)行全面考察，根據(jù)地區(qū)優(yōu)勢(shì)、氣象、水資源情況合理設(shè)計(jì)，以滿足后續(xù)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)用水需求。可以說，水利灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平直接影響系統(tǒng)的使用效果，不合理的設(shè)計(jì)和施工勢(shì)必給整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行帶來不利影響[2]。

與城市相比，不管是交通還是經(jīng)濟(jì)，農(nóng)村地區(qū)整體仍舊比較落后，還有很多地方有待完善，尤其是在工程建設(shè)方面，設(shè)計(jì)、施工、管理、維護(hù)、更新等一系列配套流程在農(nóng)村地區(qū)都比較缺乏，導(dǎo)致有關(guān)的工程設(shè)施在農(nóng)村地區(qū)難以發(fā)揮作用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，水利灌溉工程的建設(shè)需要結(jié)合水源、地理、氣候等一系列因素展開設(shè)計(jì)和施工，一些地理位置特殊的農(nóng)村，不僅嚴(yán)重缺水，還存在滑坡、泥石流等自然災(zāi)害威脅，導(dǎo)致水利灌溉工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃受限，很多情況下只能選擇折中的策略，從而對(duì)整個(gè)工程體系帶來了影響，如整體效率低、受環(huán)境影響需要定期保養(yǎng)等。而由于水利灌溉系統(tǒng)年久失修，有的地區(qū)整體水資源利用率僅為30%，給地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的巨大的負(fù)面影響。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，我國農(nóng)村地區(qū)水利灌溉系統(tǒng)的水資源利用率最高才80%，也就是說還有很大一部分水資源被浪費(fèi)，對(duì)于水資源本就匱乏的農(nóng)村地區(qū)來講是非常大的資源損失。

2.2 基礎(chǔ)匱乏

農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)在建設(shè)之初，就需要大量的人力物力投入，在工程開展運(yùn)營以后，還需要專門的人進(jìn)行維護(hù)管理。而這其中，很大一部分資金由當(dāng)?shù)卣按迕裰С?。個(gè)別農(nóng)村地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，存在基礎(chǔ)建設(shè)不完善等問題，水利灌溉系統(tǒng)硬件設(shè)施老舊、年久失修，運(yùn)行效率低，影響水利工程的正常運(yùn)作。同時(shí)，由于地區(qū)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，工程的維護(hù)管理人員普遍文化程度低、專業(yè)技術(shù)能力弱，而由于經(jīng)濟(jì)勞動(dòng)回報(bào)不足，很難使技術(shù)能力強(qiáng)的管理人員留任當(dāng)?shù)?。資金的不足限制農(nóng)村地區(qū)水利灌溉系統(tǒng)的更新、維護(hù)及工作人員的收入，導(dǎo)致水利灌溉系統(tǒng)存在效率低、故障多等問題。

3 水利灌溉節(jié)能技術(shù)探索

水利灌溉系統(tǒng)在我國農(nóng)村地區(qū)特別常見，但傳統(tǒng)的灌溉系統(tǒng)因水資源利用率低而備受詬病。因此，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水利灌溉系統(tǒng)中引入先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，既可以保障農(nóng)作物的生產(chǎn)，提高農(nóng)村經(jīng)濟(jì)活力，也可以更好地利用水資源，起到節(jié)水效果。

3.1 噴灌技術(shù)分析

噴灌節(jié)水技術(shù)是利用落差或泵增壓將水通過管道運(yùn)輸?shù)睫r(nóng)田的一種節(jié)水技術(shù)，由于經(jīng)過加壓，能夠?qū)⑺?xì)化，形成水霧或水珠噴灑到農(nóng)作物上，起到補(bǔ)充土壤水分的作用。這種灌溉技術(shù)可以有效節(jié)約水資源，提高灌溉用水的利用率，同時(shí)，噴灌的管道覆蓋面大、可實(shí)現(xiàn)定量灌溉，利于植物的生長。目前常見的噴灌技術(shù)有半移動(dòng)型管道噴灌技術(shù)、固定管道噴灌技術(shù)、滾移管道噴灌技術(shù)等，不同技術(shù)對(duì)于作物和環(huán)境條件的要求不同，可根據(jù)實(shí)際條件選擇噴灌方式，適用面廣，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化、半機(jī)械化作業(yè)，有效替代人工澆灌，在我國不少農(nóng)村地區(qū)已經(jīng)大量應(yīng)用，取得了不錯(cuò)的效果。不過，這種技術(shù)也有缺點(diǎn)，如大風(fēng)、高溫等不利氣象條件都對(duì)澆灌有影響，因此需要結(jié)合天氣條件合理使用[3]。

3.2 渠道防滲技術(shù)分析

在我國農(nóng)業(yè)水利灌溉系統(tǒng)中，渠道是最原始的水源輸送形式，但這種形式存在諸多問題，如在運(yùn)輸中存在滲漏問題，露天水源存在高溫蒸發(fā)問題等，導(dǎo)致水源在運(yùn)輸過程中損失嚴(yán)重，造成了極大的浪費(fèi)。為解決渠道運(yùn)輸?shù)乃Y源損失問題，可以在工程建設(shè)中應(yīng)用渠道防滲節(jié)水技術(shù)。這種技術(shù)主要針對(duì)工程建設(shè)來講，在施工中采用先進(jìn)的材料工藝技術(shù)對(duì)渠道進(jìn)行防滲漏處理，從而避免在傳輸過程中出現(xiàn)滲水、漏水等問題，同時(shí)也可以避免土壤鹽堿化問題的出現(xiàn)。有的地區(qū)還會(huì)利用專門的水管替代水渠進(jìn)行水源的傳輸，不僅節(jié)約成本，也能更好地解決水源浪費(fèi)問題。

4 有關(guān)于節(jié)能型灌溉系統(tǒng)的建設(shè)討論

4.1 水利灌溉系統(tǒng)的分析

4.1.1 把握水量控制

對(duì)于灌溉系統(tǒng)而言，水量的合理控制十分關(guān)鍵，既可以有效節(jié)約水資源，也可以避免對(duì)莊稼、水利系統(tǒng)帶來傷害。在灌溉渠建設(shè)中，有諸如水庫、提水泵站、有壩引水工程、無壩引水工程等多種形式，需要根據(jù)地形、水源、氣象及灌溉需求等因素合理選擇。同時(shí)，田間的灌溉系統(tǒng)還包括了臨時(shí)性毛渠、輸水壟溝或田間灌水溝等，這些都需要根據(jù)具體情況而定，以滿足農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求為準(zhǔn)[4]。

4.1.2 分級(jí)系統(tǒng)配置

整個(gè)灌溉工程的建設(shè)需要進(jìn)行分級(jí)配置，對(duì)輸水、配水渠道和渠系建筑的修建進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，確保水資源的合理劃分配送。在分配灌區(qū)時(shí)還需要考慮具體的灌溉規(guī)模、地區(qū)性氣候及地質(zhì)屬性等因素。一般來說固定渠中又包括了干、支、斗、農(nóng)4級(jí)，按照功能、需求進(jìn)行合理配置，避免分級(jí)過多對(duì)水資源造成浪費(fèi)。同時(shí)，整個(gè)分離流程也需要按照需求進(jìn)行合理建設(shè)，發(fā)揮各個(gè)建筑的主體功能，起到節(jié)水、促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的作用。

4.2 管道灌溉系統(tǒng)建設(shè)分析

4.2.1 合理進(jìn)行管道類型的選擇

目前，我國農(nóng)業(yè)水利灌溉系統(tǒng)中應(yīng)用較廣的節(jié)能灌溉技術(shù)除了噴灌，還有比較特殊的滴灌系統(tǒng)和低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)等，根據(jù)管道布設(shè)方式又可以分固定式、半固定式和移動(dòng)式3種。在實(shí)際建設(shè)中，可以根據(jù)地質(zhì)情況和農(nóng)作物情況進(jìn)行合理選擇，還可以多種灌溉模式同時(shí)使用。以保障效率與質(zhì)量為原則，對(duì)管道的口徑參數(shù)、質(zhì)量等嚴(yán)格管控，避免出現(xiàn)性能下降過快、管道破損等問題[5]。

4.2.2 加快節(jié)水灌溉技術(shù)的改進(jìn)

節(jié)水灌溉技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，不僅提高了農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量與質(zhì)量，也加快了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，并有效節(jié)約了水資源。在水利灌溉系統(tǒng)建設(shè)中，過去常采用人工水資源調(diào)配的灌溉辦法，效率低而且精度不高，而隨著灌溉技術(shù)的發(fā)展，信息化的電腦控制系統(tǒng)及衛(wèi)星定位系統(tǒng)已逐步應(yīng)用于水利灌溉，實(shí)現(xiàn)了高效率、高精度的轉(zhuǎn)變。此外，根據(jù)不同作物的生長習(xí)性、特點(diǎn)和用水要求，借助大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)等對(duì)作物營養(yǎng)、灌溉量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，可以有效保障農(nóng)作物品質(zhì)與產(chǎn)量，推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：趙中正）